Các giải pháp hãm động cơ AC dùng Biến Tần

1. Hãm DC Injection:
Là phương pháp hãm động năng dùng dòng điện 1 chiều.
Cách thức thực hiện là ngắt nguồn AC cấp cho động cơ và đóng nguồn 1 chiều vào cho động cơ.
VD: hãm động năng dùng dòng 1 chiều cho động cơ dị bộ 3 pha.
+ Đầu tiên cắt nguồn AC của động cơ.
+ Cấp điện 1 chiều cho 2 pha của dây quấn Stator.
+ Dòng điện 1 chiều đi qua dây quấn Stator, tạo ra từ trường không đổi trong khe khí. Lúc này động cơ hoạt động như một máy phát điện 1 chiều không cổ góp, ngắn mạch đầu ra.
+ Rotor do vẫn còn quán tính, nên tiếp tục quay trong từ trường 1 chiều đó, dẫn đến trong dây quấn Rotor cảm ứng một sđđ và dòng điện cảm ứng.
→ Dòng điện cảm ứng vừa sinh ra tác dụng với từ trường Stator.
→ Kết quả tạo ra moment hãm chống lại chiều quay Rotor.
Phương pháp này chỉ dùng để dừng động cơ, moment hãm giảm dần.
Thông thường cần cài đặt dòng 1 chiều và thời gian hãm.
Việc điều chỉnh moment hãm được thực hiện thông qua việc điều chỉnh điện áp DC đặt vào 2 cuộn dây Stator (dùng biến tần).
Ở động cơ, Rotor ngắn mạch ta không thể thêm Rham, nhưng ở Rotor dây quấn ta có thể thêm Rham để tăng moment hãm.
2 Bus DC của biến tần có nhiều ứng dụng:
+ Nếu dùng để hãm thì cần lắp thêm 1 bộ hãm (có cả điện trở hãm) vì nếu lấy thắng DC Bus ra dùng hãm thì năng lượng trả về lớn cháy, hỏng DC Bus.
+ Có thể tiết kiệm năng lượng trả về lưới bằng cách lắp bộ hãm tái sinh Genertive Braker.
Ở một số biến tần có tích hợp sẵn 2 đầu ra 1 chiều (không phải DC Bus) bên trong có IJBT. Khi hãm, IGBT điều chế PWM để điều chỉnh công suất hãm (không phải PWM điều chế dạng sin của biến tần).
2. Khái niệm Catch on Fly:
Là hình thức bắt theo cùng tốc độ đang quay của động cơ.
Ví dụ như khi động cơ mất điện hay restart, động cơ sẽ không bắt đầu từ tốc độ 0 mà biến tần sẽ đo tần số thực tế của Rotor đang quay và bắt đầu xuất phát từ tần số đó.
Ưu điểm: khởi động lại động cơ đang chạy sẽ không bị giựt, khựng lại.
Việc cài đặt được thực hiện bằng biến tần.
3. FreeWheel Stop:
Không tác dụng bất cứ gì khi ngắt động cơ ra khỏi lưới điện, động cơ quay dừng tự do.
4. Hãm tái sinh dùng nghịch lưu phụ thuộc:
Phương pháp : lắp thêm bộ nghịch lưu phụ thuộc song song với bộ chỉnh lưu, nghịch lưu phụ thuộc hoạt động tương tự ở động cơ 1 chiều, phát điện về lưới.
Khi tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ không tải, động cơ sẽ như là một máy phát đưa điện ngược trở lại DC Bus, tụ C tích điện, cầu hãm tái sinh sẽ chuyển điện trên DC Bus (khi cổng Gate được kích hoạt) về lưới điện xoay chiều.
http://files.myopera.com/lehuyenvu/blog/v.JPG
Ưu điểm: tiết kiệm khi động cơ thường xuyên hãm.
Nhược điểm:
+ Chi phí ban đầu cao (do thêm cầu tái sinh).
+ Chỉ thích hợp khi tải thay đổi tốc độ và chiều chuyển động thường xuyên.
5. Nối các DC Bus của các biến tần khác nhau.
http://files.myopera.com/lehuyenvu/blog/g.JPG
Ưu điểm: dễ thực hiện, giá rẻ, khi động cơ này hãm thì năng lượng trả về sẽ nuôi động cơ khác.
Nhược điểm: nếu tất cả các động cơ này cùng hãm thì phải bố trí thêm điện trở hãm.
Với biến tần công suất khoảng 0.55 – 1.5KW thì không cần cầu chì DC Bus.
Trường hợp trong hệ thống có nhiều động cơ hoạt động liên tục trên hệ DC Bus thì khi đó nguồn của một biến tần sẽ là không đủ. Trong trường hợp này sẽ có thêm biến tần kết nối với dây nguồn.
6. Hãm động năng qua điện trở:
Hãm động năng qua điện trở: khi ngắt nguồn AC của động cơ, chốt hãm IGBT sẽ tự động mở trên DC Bus. IGBT được nối với điện trở hãm thích hợp (điện trở công suất). Năng lượng từ động cơ trả lên DC Bus qua điện trở hãm và do đó sẽ không ảnh hưởng lên biến tần.
http://files.myopera.com/lehuyenvu/blog/h.JPG
Ưu điểm: đơn giản.
Nhược điểm:
+ Tốn điện (không tận dụng được điện trả về).
+ Tốn điện trở.
+ Chỉ thích hợp với thiết bị hoạt động liên tục, ít hãm, đảo chiều.
7. Tính điện trở hãm cho biến tần:
Chọn R có công suất bằng công suất hãm.
Muốn động cơ chuyển chuyển từ tốc độ ω2 về ω1 trong thời gian t:
J, ω2 → ω1 , với J là moment quán tính quy về trục động cơ.
Công suất động cơ khi hãm:
PM = 1/2 (ω2¬2 – ω12)1/T .
T: thời gian hãm.
Công suất điện trở hãm:
PR = U.I = U^2/R
Để bảo đảm an toàn khi hãm thì:
PM = PR → R=〖2T.U〗^2/J(〖ω_2〗^2-〖ω_1〗^2 )
Nhận xét:
+ R lớn sẽ hãm lâu do I bé
+ R bé → dòng lớn → hỏng tụ C.
+ Do đó cần chọn R phù hợp.

http://gallery.vatgia.com/gallery_im...1282671869.jpg